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法国的发动机之路

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发表于 2017-11-19 20:03:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
喷气式发动机从1945年到现在大概有72年的发展历史了,新中国成立以后,苏联援助建立了现代的中国航空工业和航空发动机工业,事实上,在1950-1955年这段时间,中国的航空工业虽然是在一穷二白的基础上建立的,但是整体水平却是处于世界主流水平。

  苏联引进英国的著名的尼恩发动机加以改进以后形成BK-1无偿转让给中国,BK-1可以说是整个西方世界的喷气发动机行业的鼻祖,不管是英国,美国,苏联,都是从这台发动机开始他们的喷气航空发动机发展史,BK-1的单轴单级离心压气机,单涡轮带加力的架构在后来的喷气发动机里并不多见,但是因此发展了很多涡轴和涡桨发动机,1955-1960年间中国又获得单轴轴流涡轮喷气发动机RD-9B,1960-1966年间又获得双轴涡轮喷气发动机P-11,这些发动机不管本身的性能,设计结构,技术水平都达到了相当高的水平。
  但是,梦见了金盔金甲脚蹬祥云的开头,没想到结尾并不从人意,中国起点太高,行事太顺,加上大的政治环境历经大跃进,文革,改革开放军转民等一系列历史大事件,发动机工业自身也陷入自高自大,盲目上项目,盲目提高标准的混乱时刻,发动机行业从1966到1986年,长达20年的时间里不仅毫无进步,反而因为混乱,内耗,屡战屡败的研发项目让整体水平有所倒退,而随后的1986——2006这漫长的20年,未能把握好发展方向,与西方先进的水平不仅没有追近,反而进一步拉远了。

  在国际上,其实有一个国家的发动机发展历程,一直都非常值得我们学习,在改革开放初期,国家几度组织发动机行业去考察,分析的报告写了有几十米高,尽管高层的殷切希望,然而,事实上国内在航空发动机的布局和发展上,航空工业和航发工业一直未按照这种规律办事,而一如既往的按照传统的操作方法。
  这个国家就是法国。
  法国在二战后基础工业基本被摧毁殆尽,资金和人才也因为避战而大量流向美国加拿大,虽然法国是北约集团的一员,但是戴高乐制定的独立自主的国防工业发展策略让法国人决心在航空发动机上也要有所展望,但是,法国航空发动机水平实际上非常弱小,他们自己也非常清楚这件事情,从德国引进的第一代涡轮喷气发动机宝马003开始,法国人长达40年时间里就只干了一件事,不断在这个发动机基础上设计出一个个新型号的发动机。
  这就是阿塔涡喷发动机,法国这个阿塔涡喷发动机技术水平大约相当于我国的涡喷6,单轴结构,在航空发动机发展史上,单轴涡喷存在的时间很短,不管是美国还是苏联,不到10年时间就从单轴设计进化到双轴设计。我国60年代开始制造的涡喷7就是典型的第二代双轴涡喷。

  但是法国人非常清晰的认识到自己和美国,英国,以及苏联的差距,法国没有足够的经济实力和技术基础去发展多种结构多种型号的发动机,他们只能忍受发动机的性能不足,老老实实的只坚守一种发动机的寂寞,阿塔最初版的101B推力仅24KN,而中国在50年代自行设计和研发的红旗2型涡轮喷气发动机也是单轴结构,但是推力高达52KN。
  法国人在阿塔发动机平台上努力到60年代中期,推力才达到和超过中国的红旗2.的水平。但是,和我国献礼式的研制不同,法国的阿塔发动机是一条线路清晰,逻辑严密的坚韧不拔的发展线路,最初的阿塔101是非常原始的,7级压气机,两级涡轮,推力不到2吨,什么飞机都用不了,但是法国人不断的实验和调整发动机设计,10年时间,发动机推力增加到4.7吨,而法国达索也完全就菜下饭,比照发动机设计了神秘和超神秘系列战斗机。
  阿塔101是基于古老的宝马003,总有开始落后不合时宜的时候,这个时候,法国和中国不一样,它没选择放弃掉101,而是在101发展的基础和经验上,增加了2级压气机,重新设计了涡轮,和压气机转子,仍然是当时已经被废弃不用的单轴架构,但是获得了一代新的发动机阿塔08,配置了新设计的加力燃烧室的叫做阿塔09,这是一代重要的发动机,阿塔08搭配在法国攻击机军旗和超军旗上,这种飞机在1982年英阿马岛战争中声名大噪,红极一时。

  法国有当时欧洲最好的飞机设计师,在有便利直接使用美国和英国发动机的基础上,达索却因陋就简,完全围绕法国相对落后的发动机设计出了一代名机幻影3,幻影3是60-70年代最受欢迎的超音速战斗机,它具有机动性好,航程大,飞行品质好,易于驾驶,航电先进等特点,被20多个国家广泛的购买和使用。
  为了独立自主,法国坚持用自己的三流发动机,但是在达索的精心设计下,飞机作战性能达到了一流水平
  而新一代的幻影F1仍然采用当时已经很落后的阿塔9K50,达索是发动机性能不行,飞机性能来凑,幻影F1采用了超级复杂的飞行控制和气动设计,在飞机推重比很低的情况下令飞机性能在2代机中出类拔萃。
  法国发动机落后到被全世界耻笑,以色列偷取了幻影3的图纸,但是因为制裁它买不到发动机,以色列人直接用美国的J79替代了阿塔9K50,J79是更大推力,双轴设计,更先进省油,结果盗版的幼狮性能反而压倒原版的幻影3,在法国幻影3停产了20年以后,以色列都还有幼狮在生产和出口。
  法国人并不为虚名所动,他们研制飞机时其实使用过美国的J79,也使用过TF30,但是法国人的爱国热情还是让达索坚持法国飞机法国发动机的纯粹。
  阿塔系列发动机的研制,没有贸然最求先进的架构和高大上的指标,它基于对发动机的每一个组件的100%的了解,和对发动机质量品质的不断完善中不断改进,最初的阿塔发动机性能平平,可靠性也一般,甚至比不上涡喷6,但是到了9K50这个时代,发动机的寿命已经是传统苏联发动机的5倍以上,可靠性更是10倍,20倍的提升,它变成一种非常可靠的发动机。
  70年代末,法国需要更先进的战斗机,发动机自然必须更新换代,阿塔连满足幻影F1都力有未逮,但是,法国发动机仍然小心翼翼的走了最稳妥的路线,它们仍然在他们最熟悉的阿塔架构上改进,最简单的单轴结构,发动机前三级压气机增大重新设计成为风扇,后面保留5级作为高压压气机,整个转子只用3个支点就完成了,为了改善因单转子造成的一系列问题,它很早就采用了FADEC(发动机数字控制的意思,调节特别方便)控制技术,而且每一级静子均为可调静子,M53,架构上看起来非常落后,循环参数别说和当时的同代涡扇相比,就是比苏联老10年的涡喷都不如,但是M53却成唯一种稳定可靠的9吨级发动机,不仅稳定的支持了幻影2000的发展,同时还以结构简单,性能可靠,寿命长等特点独树一帜。

  回过头来看看我国在法国的发展史学会了什么,又忘掉了什么。70年代末我国和法国建立外交关系以后,对法国发动机工业的坚持十分赞赏,励志学习法国,采用渐改的路子来实现小步快跑,发展我们自己的发动机,得到这样唯一发展机会的发动机是WP13,WP13尽管是仿制苏联的P13,但是它实际上和仿制P11的WP7有继承关系,因为苏联也是把P11的后三级高压压气机改为5级压气机获得的新发动机,主要是为了解决P11压气机裕度不足容易引起空中停车的问题。
  但是我们的发动机行业并没有法国那么谨小慎微,也不像法国人对自己发动机水平LOW B的深刻认知,总是轻易抛弃原有平台,总想从空中楼阁中搭建一个理想的平台,但是眼高手低的毛病,知其然而不知其所以然的水平导致新发动机一遇到问题就不知所措,甚至于要想从头推翻方案重来。
  就拿WP14来说,其实根本不应该完全另起炉灶搞个新发动机的,在WP13的基础上,首先压榨完其平台的所有发展潜力,然后再借助新研发的技术对其高压压气机,燃烧室,涡轮等重要平台重新设计升级,就能非常稳妥和低成本的获得一种合用的发动机,甚至可以通过改进低压压气机设计成风扇,发展成一种涡扇发动机,再借助我国在中推预研成果中一个组件一个组件的升级,最后得到全新的发动机。然而这只是然而,WP14的劳民伤财如果成功了倒也无话可说,但是科学的规律不是那么容易被人的意志所转移。
  最后说到法国的M88,这种发动机是法国全新发展的新一代发动机,它刚出来的时候可靠性非常差,大修间隔大约只有50小时,虽然不至于像F404那样一开始引起多起飞机坠毁,但是口碑极差,法国人深知可靠性对一种飞机的意义,M88从1996年到2016的20年里,一门心思提高发动机的可靠性,到现在M88-2都已经进化到E8版本,这个版本的M88不仅仅可靠性已经达到和超过F404的水平,并且寿命和大修间隔也远远超过了F404。

  这不禁让我们想到我国的太行发动机,这种新发动机也是研制出来以后遭遇到大面积的可靠性灾难,也是一度引起广泛的质疑,甚至打算弃而不用,但是忍辱负重,坚韧不拔,用时间去弥补去提高,可能是发展路上需要付出的必然结果。
许多东西,你放下了,是个永远的困扰,每天都出现,无法避免。
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发表于 2017-11-19 21:22:10 | 显示全部楼层
维修你借了土鳖的发动机书看?
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发表于 2017-11-20 10:21:45 | 显示全部楼层
哈哈,大家可以再看看阿尔斯通是‘怎么折的’

所谓工业的底子就是底子,不好好弄底子,玩到一个程度,就没有了,
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发表于 2017-11-20 13:49:52 | 显示全部楼层
恩人,你拿的那本是天朝写的,太稀烂了
俺还有本歪果仁写的,那个带细节

点评

可否给出一个书名呢?  发表于 2017-11-21 13:45
老维修,别装嫩  发表于 2017-11-21 13:25
是的,差点摔死,把我叫这么老  发表于 2017-11-21 11:35
别再用“恩人”了,小心他飞得太高  发表于 2017-11-20 20:48
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论坛元老

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发表于 2017-11-21 08:38:31 | 显示全部楼层
诸位可否给出一个书名,对这个挺感兴趣。
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